Ac Asenkron Motorun Model Tabanlı Denetimi

Abstract

AC asenkron motorlar, bakım gerektirmeyen yapıları, nispeten düşük maliyetli olmaları ve daha yüksek hızlara çıkabilmeler gibi avantajları nedeniyle endüstride oldukça yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Dolaylı Alan Oryantasyonlu Kontrol (AOK) metodunun geliştirilmesi, bu motorların yüksek başarım gerektiren değişken hız uygulamalarında da kullanılmasını sağlamıştır. Halihazırda yapısal basitliği nedeniyle asenkron motorların hız kontrolünde PID kontrol yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yaygın kullanımına rağmen PID kontrolün bir çok dezavantajları söz konusudur. En önemli dezavantajlarından biri her çalışma şartı için arzu edilen kapalı çevrim performans taleplerini karşılayabilecek kazanç parametrelerinin ayarlanmasındaki zorluklardır. Tipik bir AOK uygulamasında, aynı anda ayar edilmesi gereken birden fazla sayıda PID çevrimi olabilir. Performans talepleri genellikle birbirleriyle çeliştiğinden, her çevrim için en uygun kazançları ayarlama işi oldukça uzun zaman ve aynı zamanda deneyim gerektirir. Ayarlanmasının nispeten kolay olduğu Model Öngörülü Kontrol, son yıllarda doğrusal ve doğrusal olmayan sistemlerin kontrolünde oldukça yaygın olarak kullanılan önemli metodlardan biri olmuştur. Bu çalışmada PID kontrolün dezavantajlarını ortadan kaldırmak ve AC asenkron motorun bozucu reddetme cevabı ve kumanda izleme performansını geliştirmek üzere model tabanlı denetçiler geliştirilmiştir. Geliştirilen denetçilerin gürbüzlüğünü ve izleme performansını ortaya çıkarmak için değişik benzetim senaryoları oluşturulmuştur. Geliştirilen model öngörülü denetçinin etkinliğini doğrulamak üzere deneysel bir düzenek tasarlanmıştır. Bu tekniğin verimli bir şekilde endüstriyel AOK uygulamalarında kararlığı ve gürbüzlüğü geliştirmek üzere kullanılabileceği sonucuna erişilmiştir.

AC motors are widely used in industry due to their advantanges such as its low cost and maintanance free structures, and the ability to be operated at higher speeds. The development of Field Oriented Control (FOC) technique has led AC motors to be used in variable speed applications. Currently, the PID controller is widely used, mainly due to its simplicity in structure. However, despite its widespread use, PID controller does have a number of limitations. One of the main drawbacks of PID controller is the task of tuning gains to achieve a set of desired closed-loop performance in every condition. In a typical FOC scheme, there might be multiple PID loops that should be tuned simultaneously. Since performance specifications generally conflict with each other, the task of tuning gains to meet several closed-loop performance specifications simultaneously requires considerable time and experience. Model predictive control has recently been one of the most important methods for both linear and nonlinear systems. In this study, in order to eliminate the drawbacks of the PID controls, and to improve the command tracking performance and the disturbance rejection response of the AC induction motor, the model based controllers were developed. Several simulations were performed to illustrate the tracking performance and robustness of the developed controllers. To validate the effectiveness of the model predictive controller, an experimental setup was designed. It can be concluded that this technique can be effectively used in the industrial FOC applications to improve the stability and the robustness.